雙塔單索面空間斜拉索整體張拉技術(shù)研究

李麗寧

（中交路橋華北工程有限公司，北京101100）

1 工程概況

南部濱海大道主線橋梁采用雙塔單索面斜拉橋，Z4、Z5塔兩側(cè)各設(shè)置9對(duì)、5對(duì)斜拉索，中跨斜拉索梁上縱向間距為12 m；邊跨斜拉索的梁上間距為12m、9 m、6 m，橫向間距為1.8 m，塔上錨固點(diǎn)豎向間距為3 m，橫向間距為1.8 m。

2 施工概況

本項(xiàng)目斜拉索均采用低松弛高強(qiáng)度鍍鋅平行鋼絲束成品索，鋼絲強(qiáng)度為1 670 MPa，拉索彈性模量達(dá)到1.95×105MPa，兩端配冷鑄錨，拉索外設(shè)雙層熱擠PE護(hù)套，斜拉索用鋼絲直徑為7 mm的鍍鋅平行鋼絲組成，斜拉索兩端均采用冷鑄錨，塔上、梁上錨固端分別通過(guò)錨固螺母與主塔錨箱及主梁錨拉板連接。全橋斜拉索規(guī)格分別為PES7-109、PES7-151、PES7-187,索號(hào)Z9-1的最大斜拉索長(zhǎng)度為110.658 m，質(zhì)量約6.72 t，張拉索力最大3 310 kN（331 t），型號(hào)配置見(jiàn)表1。斜拉索裝配示意圖如圖1所示。

圖1 斜拉索裝配示意圖

表1 斜拉索對(duì)應(yīng)錨具規(guī)格及錨杯長(zhǎng)度

3 斜拉索整體張拉關(guān)鍵技術(shù)

3.1 斜拉橋的展索

斜拉索展索的目的是消除斜拉索成盤時(shí)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力，通過(guò)放索盤旋轉(zhuǎn)將斜拉索順直放出，在拉索出口處設(shè)置帶橡膠輪的導(dǎo)向支架。為方便斜拉索在橋面的移動(dòng)及展開(kāi)，避免斜拉索與橋面的直接接觸而刮傷斜拉索PE套，斜拉索在橋面移動(dòng)時(shí)采用放索小車，小車分為錨頭小車和托索小車兩種。根據(jù)索重、索長(zhǎng)及現(xiàn)場(chǎng)施工條件，放索可根據(jù)不同的施工階段采用不同的施工方案[1]。

放索時(shí)拆下螺母，裝上牽引裝置，為掛索做準(zhǔn)備。塔端通過(guò)吊車提升放索，在放索過(guò)程中直接上塔完成塔端掛索過(guò)程，梁端通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)拖拉到索道管附近完成全部放索。斜拉索橋面放索示意如圖2所示。

圖2 斜拉索橋面放索示意

在展索過(guò)程中，由于索自身的彈性和牽引時(shí)產(chǎn)生的偏心力，會(huì)使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)加速，導(dǎo)致斜拉索散盤，特別是剩下最后幾圈時(shí)，可能會(huì)危及工作人員的生命安全，所以，對(duì)斜拉索設(shè)置自動(dòng)裝置，或者將鋼絲繩作為尾調(diào)，采用卷?yè)P(yáng)機(jī)控制放索。

3.2 掛索

橋面放索時(shí)，先卸掉螺母，裝上錨頭牽引裝置，螺母提前進(jìn)入塔內(nèi)工作面。塔內(nèi)卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩從索管放下，與錨杯內(nèi)的牽引裝置相連。現(xiàn)場(chǎng)由專人指揮，塔外吊車與塔內(nèi)牽引同步提升。吊車牽引斜拉索至索道管口后，塔內(nèi)牽引同卷?yè)P(yáng)機(jī)調(diào)整配合，直至錨杯伸出索道管，螺母能平絲扣為止。吊車提升過(guò)程中注意保持塔內(nèi)牽引繩受力，以免索體自由彎曲頂住索筒。為了避免斜拉索在吊裝過(guò)程中由于局部受力過(guò)大而受到損壞，在吊點(diǎn)處設(shè)置抱箍索夾[2]。

3.3 橋面入洞牽引方法

在斜拉索塔梁端錨頭附近一定距離安裝索夾設(shè)置吊點(diǎn)，牽引繩通過(guò)安裝在主梁上的導(dǎo)向滑車連接索夾，導(dǎo)向繩從套筒中伸出連接梁段錨頭。啟動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，至梁段錨頭固定。為了防止斜拉索安裝過(guò)程中PE套劃傷，在主梁上應(yīng)設(shè)置角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，斜拉索牽引的同時(shí)，調(diào)整斜拉索的角度，使其與索道角度保持一致，平順下滑。

在距離下錨頭后數(shù)米處安裝哈夫夾和卷?yè)P(yáng)機(jī)滑輪組，橋面吊機(jī)配合，牽引拉索，把下錨頭喂進(jìn)梁下索導(dǎo)管，錨頭露出錨箱錨板后，按設(shè)計(jì)要求的外伸量，旋合錨杯螺母。

斜拉索梁端角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)：主要是通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)，并通過(guò)手拉葫蘆與卷?yè)P(yáng)機(jī)的配合進(jìn)行的。

3.4 斜拉索張拉相關(guān)計(jì)算

為了滿足斜拉索整體張拉時(shí)索力的精度要求，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行斜拉索張拉時(shí)采用千斤頂法和斜拉索伸長(zhǎng)量法進(jìn)行雙重控制，完成張拉后，采用振動(dòng)頻率法進(jìn)行索力的校核，確保斜拉索的張拉達(dá)到設(shè)計(jì)要求。進(jìn)行初始張拉時(shí)，分3次張拉，分別為50%初始張拉力、80%初始張拉力、100%初始張拉力。

3.5 斜拉索張拉方法

斜拉索張拉在塔端進(jìn)行，采用大型穿心頂硬牽引錨頭張拉，張拉過(guò)程中單塔編號(hào)對(duì)稱的斜拉索需要對(duì)稱張拉，同步張拉的不同索力值需不超過(guò)監(jiān)控設(shè)計(jì)的規(guī)定，根據(jù)監(jiān)控指定規(guī)定（編號(hào)BHDD-XLS-001）最大設(shè)計(jì)索力為3 190 kN，所以，張拉時(shí)采用3 500 kN（350 t）千斤頂符合設(shè)計(jì)要求。張拉步驟如下。

3.5.1 錨墊板處安裝張拉設(shè)備

塔內(nèi)對(duì)稱張拉示意圖如圖3所示。

圖3 塔內(nèi)對(duì)稱張拉示意圖

斜拉索牽引、放索及掛索結(jié)束，張拉設(shè)備安裝到位后即可進(jìn)行斜拉索張拉。斜拉索的張拉嚴(yán)格根據(jù)監(jiān)控指令的要求實(shí)施。

施工中應(yīng)同時(shí)觀察油壓表讀數(shù)。接通油泵和千斤頂?shù)挠凸?，檢查精密壓力表是否與千斤頂相符，在未張拉之前，可以在空載的情況下活動(dòng)2個(gè)行程，確保千斤頂在張拉時(shí)無(wú)任何問(wèn)題。

3.5.2 啟動(dòng)油泵分級(jí)同步張拉，錨固螺母跟進(jìn)錨固

現(xiàn)場(chǎng)張拉采取8頂對(duì)稱張拉工藝，塔內(nèi)采用3 500 kN（350 t）千斤頂滿足現(xiàn)場(chǎng)對(duì)稱張拉需求，對(duì)稱張拉順序如圖4所示。

圖4 張拉順序示意圖

分級(jí)張拉采取三級(jí)張拉法，分別為初始張拉力的50%，80%，100%。張拉設(shè)備安裝如圖5所示。

圖5 張拉設(shè)備安裝示意圖

3.5.3 應(yīng)力、伸長(zhǎng)量控制

通過(guò)油表讀數(shù)控制斜拉索張拉力，參考伸長(zhǎng)量，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控提供索力要求及斜拉索安裝要求。

3.5.4 校核伸長(zhǎng)量

張拉力校核滿足要求后，千斤頂持荷5 min，擰緊錨固螺母，拆除張拉設(shè)備完成斜拉橋張拉工作。

4 現(xiàn)場(chǎng)張拉常見(jiàn)問(wèn)題及解決辦法

現(xiàn)場(chǎng)張拉常見(jiàn)問(wèn)題及解決辦法主要有：

1）當(dāng)油表讀數(shù)已經(jīng)達(dá)到計(jì)算值，但斜拉索理論伸長(zhǎng)量還未達(dá)到計(jì)算值時(shí)，應(yīng)以斜拉索理論伸長(zhǎng)量為基準(zhǔn)，對(duì)斜拉索進(jìn)一步張拉，使斜拉索伸長(zhǎng)量達(dá)到計(jì)算值。校核千斤頂時(shí)，得出的回歸方程不一定是百分之百準(zhǔn)確的，但由于是試驗(yàn)所得，所以，存在些許誤差是允許的。

2）當(dāng)采用振動(dòng)頻率法進(jìn)行索力的校核時(shí)，出現(xiàn)索力誤差值相差較大時(shí)，應(yīng)對(duì)計(jì)算公式中的有效索長(zhǎng)L進(jìn)行檢查，確保有效索長(zhǎng)L范圍內(nèi)斜拉索處于自由狀態(tài)。

3）當(dāng)斜拉索實(shí)際伸長(zhǎng)量與計(jì)算值相差不大時(shí)，此時(shí)進(jìn)行調(diào)索可以參照螺母和錨杯進(jìn)行微調(diào)，每個(gè)螺母中部都會(huì)有6個(gè)小孔，相鄰2個(gè)小孔到螺母中心點(diǎn)連線的夾角均為60°，錨杯上的螺紋可測(cè)量出旋轉(zhuǎn)一圈的伸長(zhǎng)量。例如，螺母旋轉(zhuǎn)一圈的伸長(zhǎng)量為12 mm，那么螺母旋轉(zhuǎn)相鄰2個(gè)小孔的角度（60°）的伸長(zhǎng)量就為2 mm。采用這種方法進(jìn)行斜拉索的微調(diào)既準(zhǔn)確又快捷。

4）當(dāng)在冬季進(jìn)行斜拉索的張拉時(shí)，應(yīng)對(duì)千斤頂?shù)挠捅米龊帽卮胧?，防止油被冷固耽誤斜拉索張拉進(jìn)度。

5 結(jié)語(yǔ)

本文介紹的斜拉索整體張拉工藝采取對(duì)稱張拉，施工順序總體為由下至上。斜拉索的索力大小通過(guò)拉索伸長(zhǎng)量法以及千斤頂油表讀數(shù)法雙重控制，張拉完成后通過(guò)振動(dòng)頻率法進(jìn)行校核。不僅保證了索力在允許的誤差范圍內(nèi)，而且提高了斜拉索的安裝效率。與其他同類型橋梁斜拉索施工相比，采用本工藝可提高經(jīng)濟(jì)效益。